В учебнике содержатся сведения о назначении и устройстве холодильной техники, физических принципах получения низких температур, типах и циклах холодильных машин. Приведены основные и вспомогательные элементы холодильных установок. Даны теоретические основы холодильной технологии, методы расчета процессов холодильного консервирования, обработки и хранения сырья и продуктов питания. Рассмотрены проблемы изменений, происходящих при обработке, хранении, размораживании, транспортировании и реализации охлажденных и замороженных пищевых продуктов. Для студентов высших учебных заведений. Может быть полезен слушателям институтов повышения квалификации, специалистам торговли и пищевой промышленности.
Физические процессы получения низких температур.
Охлаждение - процесс понижения температуры тела. Для охлаждения нужно иметь два тела: охлаждаемое и охлаждающее - источник низкой температуры. Охлаждение продолжается, пока между телами происходит теплообмен. Источник низкой температуры должен функционировать постоянно, так как охлаждение следует осуществлять непрерывно. Это возможно при достаточно большом запасе охлаждающего вещества или если постоянно восстанавливается его первоначальное состояние. Последнее широко применяется в холодильной технике с использованием различных холодильных машин.
Различают естественное и искусственное охлаждение. При естественном охлаждении теплота от более нагретого тела переходит к менее нагретому (среде). Искусственное охлаждение предполагает получение температуры охлаждаемой среды ниже температуры окружающей среды. Низкие температуры получают путем физических процессов, при протекании которых происходит поглощение извне теплоты без повышения температуры тела. К основным физическим процессам, сопровождающимся поглощением теплоты, относятся фазовые переходы вещества: плавление или таяние при переходе тела из твердого состояния в жидкое: испарение или кипение при переходе тела из жидкого состояния в парообразное; сублимация или возгонка при переходе тела из твердого состояния непосредственно в газообразное.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
РАЗДЕЛ I. ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА
Глава 1. Физическая сущность и способы получения искусственного холода
1.1.Физические процессы получения низких температур
1.2.Способы охлаждения
Глава 2. Термодинамические основы холодильных машин
2.1.Термодинамический цикл холодильных машин
2.2.Расчет цикла холодильных машин
2.3.Принцип действия паровых компрессионных холодильных машин
2.4.Система охлаждения холодильной установки
2.5.Холодильные агенты и хладоносители
Глава 3. Типы холодильных машин
3.1.Газовые и вихревые холодильные машины
3.2.Компрессионные паровые холодильные машины
3.3.Абсорбционные и сорбционные холодильные машины
3.4.Пароэжекторные холодильные машины
Глава 4. Компрессоры холодильных машин
4.1.Поршневые компрессоры
4.2.Ротационные компрессоры
4.3.Винтовые компрессоры
4.4.Турбокомпрессоры
Глава 5. Теплообменные аппараты холодильных машин
5.1.Конденсаторы
5.2.Испарители
5.3.Охлаждающие приборы
Глава 6. Вспомогательное оборудование холодильных машин и установок
Глава 7. Автоматизация, автоматическое регулирование и агрегаты холодильных машин и установок
7.1.Автоматизация холодильных установок
7.2.Автоматическое регулирование и управление
7.3.Агрегаты холодильных машин и установок
Глава 8. Охлаждаемые сооружения и холодильное оборудование
8.1.Классификация холодильников для пищевых продуктов
8.2.Охлаждающие среды, их свойства и параметры
8.3.Приборы измерения и контроля параметров охлаждающих сред и продуктов
8.4.Конструкции холодильников
8.5.Механизация погрузочно-разгрузочных работ и транспортно-складских операций
8.6.Тепловой баланс охлаждаемых помещений, системы охлаждения холодильных камер, способы отвода теплоты от потребителя холода
8.7.Холодильное технологическое оборудование
8.8.Холодильное торговое оборудование
8.9.Способы и оборудование безмашинного охлаждения
РАЗДЕЛ II. ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ
Глава 9. Теоретические основы холодильного консервирования пищевых продуктов
9.1.Принципы сохранения пищевых продуктов
9.2.Влияние низких температур на рост и размножение микроорганизмов
9.3.Воздействие низких температур на клетки, ткани и организмы
9.4.Вспомогательные средства, применяемые при холодильной обработке и хранении
Глава 10. Виды холодильной обработки пищевых продуктов
10.1. Охлаждение
10.2.Замораживание
10.3.Подмораживание
Глава 11. Теплофизические параметры пищевых продуктов и их изменения при холодильной обработке
11.1.Теплофизические параметры пищевых продуктов
11.2.Изменение теплофизических параметров пищевых продуктов и температурные графики
Глава 12. Тепло- и массообменные процессы в холодильной технологии
12.1.Тепловой расчет процесса охлаждения.
12.2.Тепловой расчет процесса замораживания
12.3.Тепло- и массообмен при холодильном хранении
12.4.Тепло- и массообмен при размораживании
Глава 13. Основные изменения, происходящие в продуктах питания при охлаждении
13.1.Охлаждение продуктов растительного происхождения
13.2.Охлаждение продуктов животного происхождения
13.3.Промышленные способы охлаждения продуктов животного происхождения
Глава 14. Основные изменения, происходящие в продуктах питания при низкотемпературной обработке
14.1.Замораживание продуктов растительного происхождения
14.2.Замораживание продуктов животного происхождения
14.3.Быстрозамороженные продукты
14.4.Сублимационная сушка продуктов
Глава 15. Холодильное хранение продуктов питания
15.1.Характеристика холодильного хранения
15.2.Условия хранения скоропортящихся продуктов
15.3.Общие изменения продуктов в процессе хранения
15.4.Изменение состава и свойств плодов и овощей
15.5.Условия хранения продуктов животного происхождения
15.6.Изменение продуктов животного происхождения при холодильном хранении
15.7.Холодильное хранение пищевых продуктов у потребителя
Глава 16. Отепление и размораживание
16.1.Технология отепления и размораживания
16.2.Классификация и анализ способов размораживания пищевых продуктов
16.3.Устройства для размораживания сырья и продуктов питания
16.4.Изменения, происходящие в продуктах питания в процессе размораживания
16.5.Методы расчета параметров процесса размораживания отдельных видов продуктов
Глава 17. Транспортирование охлажденных и замороженных пищевых продуктов
17.1.Классификация и краткая характеристика холодильного транспорта
17.2.Контейнерные перевозки
17.3.Условия, сроки и особенности перевозки различных пищевых продуктов
17.4.Правила приемки транспортируемых продуктов
Приложения
Список литературы.
Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Холодильная техника и технология продуктов питания, Большаков С.А., 2003 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.
Курс лекций по теоретическим основам холодильной техники
Лекция 1
ТНТ для снабжения продовольствием
Непрерывная холодильная цепь (НХЦ) обеспечивает сокращение потерь и сохранение качества продуктов при:
Разделы
Низкие температуры – это температуры ниже температуры окружающей среды.
Окружающая среда – атмосферный воздух, водоемы, грунт.
Температуру приставляют к шкале градусов Цельсия (o С) и шкале Кельвина (К)
Температура абсолютного нуля по шкале Цельсия – это (-273,16 o С)
Вся шкала Кельвина базируется на отдельных реперных точках: 273К – это температура тройной точки воды; 373К – это температура кипения воды; от 0 до 273 – тоже имеет реперные точки, которые характеризуются фазовыми превращениями различных веществ.
По этим реперным точкам градуируются приборы, измеряющие температуру.
ТНТ условно делится на:
Основная задача глубокого холода – это сжижение газов; разделение сжиженных газов, с получением криопродуктов (кислород, азот и т.д.); технологии использования криопродуктов.
Воздух состоит из:
Нормальная температура кипения – это температура кипения при атмосферном давлении.
| газ | нормальная температура кипения |
|
| К | 0 С |
|
| O 2 | 90,36 | -182,8 |
| N 2 | 77,36 | -195,8 |
| воздух | 81,16 | -192,0 |
| H 2 | 20,46 | -252,7 |
| He | 4,26 | -268,9 |
Природный газ представляет собой смесь:
| Метан CH 4 , | t s =-161 o C |
| Этан C 2 H 6 | t s =-9 o C |
| Пропан C 3 H 8 | t s =-42 o C |
| Бутан C 4 H 10 | t s =-12 o C |
Легкие фракции используются в химической промышленности, а также сжигаются. Основной способ получения криогенных температур, в том числе для разделения газовых смесей – это расширение предварительно сжатого до необходимого уровня давления газа в дросселях или расширительных машинах (детандеры).
Воздухо- и газоразделительные установки – это сложные системы, включающие компрессоры, детандеры, и регенеративные теплообменники.
Производственное криооборудование в единичном малосерийном производстве.
^ Основной способ получения температур умеренного холода.
Система осуществляющий замкнутый термодинамический цикл, называется холодильная машина.
Холодильная машина (ХМ) – это машина, предназначенная для переноса теплоты от среды с низкой температурой, с целью ее охлаждения, к среде с более высокой температурой за счет подвода энергии от внешнего источника.
Термодинамический цикл ХМ состоит из следующих последовательных процессов:
По области применения ХМ принято делить на:
Холодопроизводительность ХМ
Обозначается Q 0 , и измеряется в кВт.
Промышленные ХМ выпускаются с холодопроизводительностью
Q 0 =100…15000 кВт
Торговые ХМ
Q 0 =1,0…500 кВт
Бытовой холод
Q 0 =0,1…5,0 кВт
Количественный выпуск характеризуется тем, что малые ХМ выпускаются миллионами штук в год (бытовые ХМ в мире выпуск 90 000 000 штук/год). Крупные машины от 1000 кВт и выше выпускаются в количестве нескольких сотен.
Примерная потребность в России, различные холодопроизводительности и назначения.
| Q 0 , кВт | шт/год | Основная область применения |
| 0,1 | 4∙10 6 | Бытовой холод |
| 1,0 | 4∙10 5 | Торговый холод |
| 10,0 | 4∙10 4 | |
| 100,0 | 4∙10 3 | |
| 1000,0 | 4∙10 2 | Промышленный холод |
| 10000,0 | 40 |
Определение
Искусственное охлаждение – понижение температуры объекта ниже температуры окружающей среды.
Искусственный холод – это теплота, температурный уровень которой ниже температуры окружающей среды.
Естественный холод – использование температуры окружающей среды для охлаждения различных процессов, если температура достаточно низка. Сюда относится:
Общая классификация холодильных машин.
теплоиспользующие
^ Источники тепла
Для всякой тепловой машины (ХМ, в которой осуществляется обратный термодинамический цикл, или энергетический цикл, в котором осуществляется прямой термодинамический цикл) необходимо два источника тепла: источник низкотемпературного тепла (ИНТ) и источник высокотемпературного тепла (ИВТ). Каждый из этих источников может отдавать тепло системе или воспринимать (отбирать) тепло от системы, т.е. быть теплоприемником. Выполнять роль ИНТ и ИВТ может окружающая среда (ОС). Она может быть источником тепла и теплоприемником.
Термодинамическая система – это совокупность тел находящихся во взаимодействии между собой и окружающей средой. Она, или ее часть, отделена от окружающей среды контрольной поверхностью с заданной проницаемостью.
ХМ является термодинамической системой, находящейся во взаимодействии с окружающей средой, характерные формы взаимодействия: тепловая и механическая.
Термодинамические процессы и циклы ХМ осуществляются с помощью рабочего вещества – холодильного агента (ХА).
Состояние термодинамической системы характеризуется параметрами состояния рабочего вещества.
Параметры состояния – это физические величины:
«» – термические параметры состояния.
«энтальпия, Дж; внутренняя энергия U, Дж; энтропия S » – калорические параметры состояния.
Наиболее широко используются: , ; u, ; s, .
Термодинамический процесс – это процесс, при котором изменяется хотя бы один из параметров состояния.
Термодинамический цикл – это совокупность последовательных термодинамических процессов, в результате которых система возвращается в первоначальное состояние по всем параметрам.
Основные уравнения для расчета и анализа термодинамических процессов и циклов вытекают из первого и второго начала термодинамики.
^ Первое начало термодинамики
Количество теплоты, подведенное к системе через контрольную поверхность равно изменению внутренней энергии и работе совершаемой системой против внешних сил.
(1), PdV = L абс
D = dU + d(PV) (2)
D 
(PV) = PdV + VdP
; VdP = L технич.
L технич. – это работа затраченная на сжатие и перемещение рабочего вещества.
Q 1-2 = (2 - 1)-
Изоэнтропный Q = 0,
Изобарический p = const, Q 1-2 = 2 - 1
^ Второе начало термодинамики
Теплота не может самопроизвольно переходить от системы с меньшей к системе с большей температурой. Для осуществления такого процесса необходимо затратить энергию. Направление подвода или отвода теплоты характеризуется параметром состояния – энтропия.
Полный дифференциал энтропии будет изменение количества теплоты на температуру.
Энтропию называют приведенной теплотой.
Q – теплота участвующая в процессе.
Т – температура при которой процесс происходит.
Энтропия является мерой обратимости процесса
Для конечного процесса, равное интегралу от начального до конечного, количество теплоты на температуру здесь будет равенство или больше.
Для обратимого процесса будет знак «=». Для необратимого будет знак «>». Для кругового процесса будет:
Для циклической работы ХМ необходимо, чтобы был не только подвод тепла, но и отвод тепла и следовательно нужны источник тепла и теплоприемник.
Отсюда важнейший вывод из второго начала термодинамики.
Подставляя в уравнения 1 и 2 вместо TdS, то получится
Получение низких температур с помощью фазовых превращений рабочих веществ.
Фазовые превращения – это: кипение, испарение, плавление и сублимация.
I – линия кипения;
II – линия плавления;
III – линия сублимации.
Кр – критическая тоска, в которой состояние жидкости и пара не различимы.
т.А – тройная точка равновесия трех фаз: жидкой, твердой и газообразной.
На линиях I, II, III в равновесии находятся соответственно: жидкость – пар, твердое тело – жидкость, твердое тело – пар. При повышении температуры рабочее вещество меняет фазовые состояния.
На этих линиях температура и давление связаны между собой однозначно: чем выше давление, тем выше температура, и наоборот. Эти линии называются линиями насыщения.
Для каждого рабочего вещества существует температура кипения при атмосферном давлении, которая называется нормальной температурой кипения: T s , K; t s , o C – является важной характеристикой данного рабочего вещества.
| t s , o C | t кр, o C | Р кр, МПа | t f , o C | Р f , МПа |
|
| Вода Н 2 О | 100 | 374,5 | 22,56 | 0 | 0,00061 |
| Амиак NН 3 | -33,35 | 132,4 | 11,52 | -77,7 | 0,6 |
| Диоксид углерода СО 2 | -78,5 | 31,0 | 7,38 | -56,6 | 0,554 |
| Воздух | -192 | -140 | 3,76 | -208 | 0,01 |
Необходимый уровень температуры обеспечивается соответствующим уровнем давления (см. рис. выше). Если температура кипения ниже температуры окружающей среды, то с помощью этого процесса можно проводить охлаждение.
Эффект охлаждения определяется теплотой парообразования, обозначается латинской буквой «r».
х – степень сухости.
1-е слагаемое: - внутренняя теплота парообразования, затраченная на придание необходимой энергии молекулам вещества при переходе из жидкости в пар.
2-е слагаемое: - внешняя теплота парообразования, расходуемая на преодоление внешнего давления (разность удельных объемов).
При повышении давления температура кипения возрастает, а теплота парообразования уменьшается и в критической точке (при Т кр) r = 0.
Процесс парообразования при кипении используется в парожидкостных холодильных машинах. В лабораторной практике и в некоторых технологических процессах используется эффект парообразования: жидкого воздуха, азота и других сжиженных газов.
Необходимая температура кипения обеспечивается достаточно низким давлением, при котором происходит процесс.
Испарение – это процесс парообразования, происходящий на свободной поверхности жидкости, при температуре ниже нормальной температуры кипения вещества. Этот процесс связан с неравновесным состоянием паровой фазы над жидкостью и самой жидкостью.
Эффект испарения воды, испаряющейся в условиях низкой относительной влажности воздуха при 0 градусов составляет 2500
Сублимация . В области ниже тройной точки (см. рисунок) вещество находится либо в твердом либо в газообразном состоянии. Точки кривой III определяются значениями температур и давлений, при которых твердая и газообразная фазы находятся в равновесии. Процесс перехода из твердого состояния в газообразный называется сублимацией.
Процесс сублимации дает большой эффект, т.к. теплота сублимации равна сумме теплот плавления и парообразования (кипения).
На практике широко используется сублимация диоксида углерода СО 2 (сухого льда), тройная точка которого выше атмосферного давления (см. таблицу) Р f = 0,528; Р атм = 0,1 МПа.
При атмосферном давлении и температуре -77,7 о С (есть в табличке) теплота сублимации составляет 573 .
Процесс сублимации применяется для сублимационной сушки. Если замороженный продукт, содержащий воду, поставить по вакуум ниже давления тройной точки воды (0,00061 МПа), то при подводе тепла вода будет сублимировать – выходить из продукта и продукт будет обезвожен.
Плавление – процесс перехода рабочего вещества из твердого состояния в жидкое, происходящий с поглощением тепла, при этом поглощается теплота плавления. Для водного льда теплота плавления составляет 334,88
Для получения низких температур с использованием эффекта плавления используются растворы (водные) солей и кислот. При этом температура плавления понижается, но одновременно снижается и теплота плавления по сравнению с водным льдом. Так, например 30% раствор поваренной соли позволяет получить температуру -21,2 о С и теплоту плавления 192,55 Раствор хлористого кальция в воде позволяет получить -55 о С. Достигаемая температура плавления в водных растворах солей характеризуется диаграммой концентрация – температура (Т-х).
В точке Е раствор насыщен одновременно обоими компонентами. Ниже точки Е расположены две твердые фазы, насыщенные соответственно, с преобладанием компонента А и В. Над кривыми раствор находится в жидком состоянии, под кривыми – в твердом.
Таким образом, линия 1 и 2 – линия плавления или кристаллизации. Концентрация х Е – называется эвтектической, а температура Т Е – эвтектической температурой. Для данной пары веществ более низкая температура достигнута быть не может.
В справочной имеется огромное количество данных о параметрах эвтектических растворов из разных компонентов. На практике этот эффект находит применение в быту (сумка – холодильник, в автомобильном транспорте).
В автомобильном транспорте: изолированный кузов грузовика, стенки которого состоят из панелей, наполненных эвтектическим раствором и в нее встроен трубчатый теплообменник, подключают к ХМ, которая прокачивает через него теплоноситель.
Лекция 3 .
Диаграмма состояния рабочих веществ.
В настоящее время для любого использующегося рабочего вещества (холодильного агента) разработаны уравнения состояния, которые описывают взаимосвязь в термических параметрах состояния: Р, МПа; t (Т), о С (К); υ, м 3 /кг – и два калорических: , ; S .
С помощью уравнения состояния для инженерных расчетов строятся диаграммы состояния. Используются два типа диаграмм: S – T, – P. Для диаграммы S – T на поле наносятся изолинии Р=const, =const, =const, а также линия насыщения х=0 и х=1 (х – степень сухости вещества в области насыщения). В области насыщения наносятся линии х=const (линия постоянной степени сухости вещества).
Диаграмма S – T используется для анализа процессов и циклов, а диаграмма – P для инженерных расчетов ХМ.
Для диаграммы – P наносятся T=const, =const, S=const, x=const, x=0, x=1.
Обобщающая диаграмма состояния рабочего вещества в координатах S – T, в которой отражены все возможные состояния рабочего вещества:
А) Твердое вещество;
Б) Двухфазное состояние твердое вещество – жидкость;
В) Жидкое вещество.
Г) Двухфазное состояние жидкость – пар;
Д) Парообразное вещество;
Е) Газообразное вещество в области температур выше Т кр.
Области: I – жидкость-пар;
II – сухой перегретый пар;
III – жидкость переохлажденная;
IV – твердое тело-пар;
V – твердое тело-жидкость;
VI – твердое переохлажденное тело.
Процессы: 1-2 – кипение жидкости (Р=const);
1-3 – дросселирование жидкости с ↓ давления в области влажного
4-5 – плавление;
6-7 – сублимация;
8-9 – дросселирование в области перегретого пара (газа);
8-10 – расширение пара (газа) по изоэнтропе;
11-12 – дросселирование газа за пределами линии инверсии;
5-1 – нагрев жидкости до состояния насыщения по Р=const.
4-5-1-2-8 – изобара.
^ Охлаждение с помощью расширения газов.
Имеется в виду, что газ предварительно сжат до давления р 1 и затем его расширяют до более низкого давления, например, до атмосферного. Достигаемое охлаждение зависит от способа расширения.
(2) внешних сил. а возвращается в первон
Охлаждение с помощью дросселирования.
Дросселирование газа – это процесс падения давления рабочего вещества при протекании через сужения в канале. Характерные свойства дросселирования:
а) Поток газа не совершает внешней работы;
б) Давление падает быстро без теплообмена с окружающей средой;
в) Процесс проходит по линии , при этом изменяется внутренняя энергия U и объемная энергия PV.
При дросселировании энергия затрачивается на проталкивание газа через узкое сечение при этом кинетческая энергия (скорость) резко возрастает и температура снижается. После узкого сечения скорось газа резко снижается и необратимые потери, связанные с проталкиванием газа, снова нагревают поток.
Процесс по =const (ℐ=const) выполняется только по конечным точкам.
Соблюдается закон сохранения энергии
U 1 + P 1 V 1 = U 2 + P 2 V 2
Температура Т 2 <Т 1 , если U 2 P 1 V 1
В принципе, в зависимости от того в какой области диаграммы состояния происходит дросселирование в результате может быть получено и охлаждение (Т 2 <Т 1) и охлаждение (Т 1 <Т 2).
Для оценки ожидаемого результата используют дифференциальный эффект Джоуля-Томпсона.
Это отношение безконечно малого изменения температуры к безконечно малому изменению давления.
Если , то будет охлаждение;
Если , то будет охлаждение;
Если в точках перегиба линии =const в диаграмме состояния. Если эти точки в дмаграмме состояния соединить между собой, то это будет линия инверсии.
В соответствии с диференциальными уравнениями термодинамики
Для идеального газа, у которого изоэнтальпы и изотермы совпадают эффект охлаждения или нагрева газа является принадленостью реального газа.
Интегральный эффект дросселирования – это конечное изменение температуры при конечном изменении давления.
На практике используют дифференциальный эффект соответствующий изменению давления на 1 бар (0,1 МПа), тогда
Для воздуха о С
^ Изотермический эффект дросселирования.
Это холодопроизводительность, которая может быть получена при нагреве пара от Т 2 до Т 1 .
Процесс дросселирования необратимый, проходит с возрастанием энтропии, он малоэффективен и в холодильной технике не применяется, но он используется в криогенной технике в установках ожижения и разделения газов на ряду с другими процессами охлаждения, например, в цикле Линде
^ Охлаждение при расширении газов с получением работы.
Предварительно сжатый газ может быть расширен до более низкого давления в расширительных машинах – детандерах. Используются турбодетандеры, и в некоторых случаях поршневые детандеры.
Работа снимаемая с вала детандера может быть использована для сжатия газа, выработки электрической энергии.
При расширении газов предварительно сжатого газа от давления Р 1 до Р 2 в расширительной машине, с отдачей работы, температура газа во всех случаях снижается.
Работа совершается за счет изменения энтальпии расширяющегося газа. Если процесс совершается без потерь и без теплообмена с окружающей средой, то он будет проходить по линии S=const и следовательно будет обратимым. Эффект охлаждения в обратимом изоэнтропном процессе расширения характеризуется отношением безконечно малого изменения температуры к безконечно малому изменению давления.
В соответствии с диференциальным уравнением термодинамики
 | ; |
 |
Для воздуха 
Изотермический эффект
Для расчета этого эффекта можно использовать приблтженное уравнение:
, где к-показатель адиабата
При условиях: Р 1 = 1 МПа (10 бар), Т 1 = 300 К. Расширение до атмосферного давления ,
– это температра при расширении газа до давления Р 2 по изоэнтропе. Это предельно возможная низкая температура, которую можно получить при заданных Т, Р 1 , Р 2 . Поэтому разность температур используют как эталон для оценки эффективности охлаждения расширением газов.
В действительности эта разность температур достигнута быть не может, т.к. процесс расширения происходит с потерями, с ростом энтропии и действительная температура, до которой охладился расширившийся газ будет выше, т.е. и 
Температурная эффективность процесса определяется:
^ Охлаждение с помощью расширения газа в вихревой трубе. Эффект Ранка.
Предварительно сжатый газ подается в трубу через сопло направленное тангенциально к трубе. В трубе газ завихряется в пространстве между диафрагмой и вентилем. При завихрении потока его центральная часть отдает энергию перефирийным слоям и охлаждается до температуры . Охлаждаемый воздух, доля которого , выводится через диафрагму; нагретая чась воздуха, доля которой , выводится из трубки через вентиль. Нагретый воздух имеет температуру .
Изменением положения вентиля вдоль оси трубки можно изменять соотношения потока холодного и горячего газа. При этом будут меняться и температуры Т г и Т х. Процесс расширения в вихревой трубе заведомо необратим как и дросселирования (происходит с энтропии). Известно, что если после расширения смешать между собой горячий и холодный потоки, то температура будет равна Т др.
Характеристика процесса в вихревой трубе.
График показывает зависимость достигаемого понижения температуры в трубе от доли охлаждения воздуха. Максимальное охлаждение достигается при доле охлаждения воздуха .
Тепловой и материальный
Газ через сопла в роторе-распределителе периодически подводится к трубкам-рецепторам с частотой равной частоте вращения ротора умноженной на число сопел ротора. В рецепторе газ периодически сжимается и расширяется.
В результате такого пульсационного процесса в нем устанавливается постоянное распределение температуры от (0,7…0,9)Т 1 , в начале рецептора, до (1,7…2,0)Т 1 , в конце рецептора.
Давление на входе в рецептор изменяется от близкого к р 2 (например, 0,1 МПа) до более высокого давления, но несколько меньше чем р 1 .
От горячего конца рецептора тепло отводится в окружающую среду, т.е. отдается часть энергии сжатого газа.
Пульсационный процесс уподобляется процессу расширения газа с отводом энергии (в принципе, отводимое тепло может быть полезно использовано).
В связи с этим температурная эффективность этого процесса достаточно высока и может приближаться к эффективности расширения газа в детандере.
*Только для доли
^ Охлаждение с использованием электрических и магнитных эффектов.
Термоэлектрический эффект (полупроводниковые охладители)
Термоэлектрический эффект основан на явлении возникновения ЭДС в цепи из двух разнородных проводников, если спаи этих проводников имеют различную температуру. На этом принципе построены термопары, использующие для измерения температуры.
Открыт в 1812г. Зеебеком. В 1834г. Пельтье обнаружил обратный эффект, т.е. нагрев и охлаждение противоположных спаев.
Устройство полупроводникового элемента:
Два разнородных полупроводника 1 и 2 соединены между собой спаем, другой конец соединен горячим спаем, соединен с источником постоянного тока. В результате прохождения тока, согласно эффекту Пельтье один из спаев охлаждается и к нему может быть подведено тепло Q 0 от охлаждаемого объекта. Второй спай нагревается и тепло Q г отводится в окружающую среду. Эффект охлаждения зависит прежде всего от свойств материала полупроводников, а именно от их термо ЭДС, обозначают буквой, . Переносимое по эффекту Пельтье, равно
разности термо ЭДС полупроводников, умноженное на силу тока и абсолютную температуру холодного спая.
Материалы полупроводников 1 и 2 подбирают таким образом, чтобы коэффициент Пельтье для них были равны по величине и противоположны по знаку.
Тогда холодопроизводительность по эффекту Пельтье будет равно Q = 2T x .
Полной реализации эффекту Пельтье препятствует два физических фактора: 1) теплопроводность полупроводников, в результате которой тепло перетекает обратно от горячего спая к холодному; 2) нагрев полупроводников от Джоулевого тепла выделяемого проводником при прохожении через него тока.
Холодопроизводительность полупроводников элемента:
(1)
|
Введение. Физические принципы получения низких температур………………………………………………………………… ... | |
|
Схемы и циклы холодильных машин…………………………… | |
|
Компрессоры холодильных машин…………………………… ... | |
|
Холодильные агенты………………………………………………… | |
|
Схемы и циклы двухступенчатого сжатия…………………… . | |
|
Теплообменные аппараты холодильных машин…………… .. | |
|
Абсорбционные холодильные машины……………………… ... | |
ЛЕКЦИЯ 1
Введение.
Физические принципы получения низких температур.
1. Краткая история развития холодильной техники.
2. Ледяное и льдосоленое охлаждение.
3. Охлаждение при фазовых переходах.
4. Дросселирование.
5. Адиабатическое расширение.
6. Вихревой эффект.
7. Термоэлектрическое охлаждение.
Способы аккумуляции и использования естественного холода известны много столетий. К ним относят: накапливание льда и снега в специальных ледниках, хранение продуктов в глубоких ямах (использование низкой средней температуры грунта), охлаждение воды при ее испарении.
Первая в мире холодильная машина была сконструирована в 1834 г. в Лондоне и работала на этиловом эфире, но широкого распространения не нашла. В 1872 г. англичанин Бойль изобрел аммиачную холодильную машину, которая положила начало промышленного использования холодильной техники.
Первоначально искусственное охлаждение в широких масштабах стали применять при заготовке и транспортировке пищевых продуктов. Первая установка для замораживания мяса была построена в г. Сиднее в 1861 г. В этом же году (и тоже в Австралии) на нефтеперерабатывающем заводе была установлена холодильная машина для выделения парафина из сырой нефти, что явилось началом внедрения искусственного холода в химической промышленности. К концу 70-х и началу 80-х гг. прошлого столетия относятся первые попытки перевозок мяса из Южной Америки и Австралии во Францию и Англию на судах-холодильниках с воздушными и абсорбционными холодильными машинами. Перевозка продуктов в железнодорожных вагонах с ледяным охлаждением началась в 1858 г. в США. Первый крупный холодильник был сооружен в Бостоне (США) в 1881 г. В том же году был построен холодильник в Лондоне, а в 1882 г. - в Берлине.
В России холодильное хозяйство начало формироваться позднее и развивалось медленно. Первые холодильные машины появились в 1888 г. на рыбных промыслах в г. Астрахани. В 1889 г. были сооружены две холодильные установки на пивоваренных заводах. С 1892 г. стали появляться мелкие льдозаводы на Кавказе, в Средней Азии, Крыму. Первый холодильник вместимостью 250 т был построен в 1895 г. в г. Белгороде. Первые железнодорожные перевозки в вагонах, охлаждаемых льдом, начались в России в то же время, что и за рубежом, а именно в 1860 г. До 1914 г. было построено всего 29 холодильников общей вместимостью 45 600 т. В это время вместимость холодильников в США приближалась к 2 млн т. Во всех же отраслях промышленности России имелось 296 холодильных установок. Всего в 1917 г. насчитывалось 58 холодильников общей вместимостью 57 300 т. Недостаточно был также развит холодильный транспорт: в 1917 г. в России было только 650 двухосных железнодорожных вагонов с льдосоляным охлаждением, одно холодильное (рефрижераторное) судно.
Всякое нагретое тело можно охладить естественным путем до температуры окружающей его среды. Охладить тело до температуры ниже, чем температура окружающей среды, можно только искусственным путем.
Отнять тепло от тела может только другое тело, температура которого ниже температуры охлаждаемого. Количество тепла, которое отнимает охлаждающее тело от охлаждаемого тела или среды, определяет его холодильный эффект, или холодопроизводительность.
Охлаждаемой средой может быть воздух камеры со скоропортящимися продуктами, вода при получении льда, земляной грунт при проходке шахт и др.
В качестве охладителей используют тела, совершающие такие физические процессы, которые протекают при низких температурах со значительным поглощением тепла. К ним относятся процессы изменения агрегатного состояния тела, процессы расширения, термоэлектрические процессы и др.
Охлаждение при использовании процессов изменения агрегатного состояния тел. Процессы изменения агрегатного состояния протекают без изменения температуры тела, так как поглощаемое (или выделяемое) телом тепло в этих процессах расходуется на преодоление (или увеличение) сил сцепления между молекулами. Для охлаждения используют процессы изменения агрегатного состояния, протекающие с поглощением тепла:
плавление - переход твердых тел в жидкое состояние;
сублимация - переход твердых тел непосредственно в парообразное состояние;
кипение - переход жидких тел в парообразное состояние.
Тела с возможно низкими температурами плавления, сублимации, кипения и с большой теплотой плавления сублимации, кипения используют в холодильной технике в качестве охладителей.
Наиболее доступным охлаждающим телом является водный лед с температурой плавления 0° С. Холодопроизводительность 1 кг льда соответствует его теплоте плавления г=335 кДж/кг. Более низкую температуру плавления имеет эвтектический лед, представляющий собой замороженный раствор воды с солью, а также смеси раздробленного льда или снега с солью. Падение температуры плавления этих тел ниже 0°С объясняется тем, что в них, кроме плавления, протекает еще процесс растворения соли в воде, сопровождаемый понижением температуры плавления смеси и уменьшением теплоты плавления. Температура и теплота плавления смеси зависят от вида соли и содержания ее в смеси.
Наибольшее распространение имеют смеси: хлористый натрий со льдом (температура плавления до -21,2° С) и хлористый кальций со льдом (температура плавления до -55° С).
Телом, имеющим низкую температуру и большую теплоту сублимации, является твердая углекислота (двуокись углерода СО2), которая носит название сухой лед. Такой лед при атмосферных условиях переходит из твердого состояния непосредственно в газообразное (минуя жидкую фазу) при температуре -78,9° С, и каждый килограмм его при этом поглощает около 575 кДж тепла.
В отдельных случаях для искусственного охлаждения применяют жидкости, имеющие очень низкую температуру кипения, например жидкий воздух (температура кипения-192 С), жидкий кислород (-183° С), жидкий азот (-196° С).
Использование изменения агрегатного состояния (плавление льда, кипение жидкого воздуха, сублимация твердой углекислоты) с целью охлаждения имеет ряд недостатков. В частности охлаждающие тела, воспринимая тепло от охлаждаемой среды и изменяя свое агрегатное состояние, теряют охлаждающую способность. Поэтому непрерывное охлаждение возможно только при бесконечно большом запасе охлаждающего тела. Так, для не - прерывного охлаждения камеры хранения продуктов можно применить лед, но при этом по мере таяния его надо заменять новым.
Непрерывное охлаждение можно обеспечить и с одним и тем же количеством охлаждающего вещества, если после получения холодильного эффекта вернуть его в первоначальное состояние. Это осуществляется в холодильных машинах. Для поддержания постоянной низкой температуры рабочего тела в машине используют чаще всего принцип кипения жидких тел. Учитывая, что температура кипения жидкости зависит от давления, можно достигнуть необходимой температуры кипения, поддерживая в закрытом аппарате определенное давление, соответствующее физическим свойствам кипящей жидкости. При снижении давления температура кипения понижается. Например, вода при атмосферном давлении кипит при 100°С, но если поместить воду в закрытый сосуд и понизить давление до 0,0009 МПа - вода закипит при 5°С. Аммиак при давлении 0,1 МПа кипит при -33,6°С, при понижении давления до 0,05 МПа температура кипения понизится до -46,5°С.
Если закрытый аппарат с насыщенной жидкостью поместить в охлаждаемую среду, температура которой несколько выше температуры кипения жидкости при давлении, созданном в аппарате, то жидкость закипит, а тепло, необходимое для парообразования, будет отниматься от охлаждаемой среды. Для сохранения постоянного давления в аппарате и постоянной низкой температуры кипения жидкости, образующиеся пары следует непрерывно отводить.
Охлаждение путем расширения газов. При расширении сжатого газа и совершении им внешней работы за счет внутренней энергии температура газа понижается. Наибольшего охлаждения воздуха можно достигнуть при адиабатическом расширении, которое протекает без теплообмена с окружающей средой при постоянной энтропии. В этом процессе работа расширения совершается только за счет внутренней энергии газа. Если воздух, сжатый до 9 МПа при температуре окружающей среды, адиабатически расширить до 0,1 МПа, температура его понизится до -190° С.
Охлаждение за счет дросселирования. Дросселированием называют понижение давления жидкости или газа без изменения энтальпии. Практически оно осуществляется при проходе жидкости или газа через суженное сечение (вентиль , кран и т. п.) из полости высокого в полость более низкого давления. Этот процесс является и своеобразным процессом расширения с уменьшением внутренней энергии тела. Однако полезной работы в процессе дросселирования не создается. Внутренняя энергия расходуется на преодоление трения при проходе жидкости или газа через суженое сечение вентиля, крана.
Холодильное оборудование. Классификация, виды, назначение, правила эксплуатации и техники безопасности.
Торговым организациям для бесперебойного снабжения населения необходимо хранить значительные запасы товаров, большинство которых скоропортящиеся. Лучший способ консервирования скоропортящихся товаров – использование холода.
Применение холода в торговле позволяет:
Создать запасы скоропортящихся продуктов в широком ассортименте;
Увеличить продолжительность их хранения;
Транспортировать на любые расстояния;
Равномерно в течение года продавать товары сезонного производства;
Снизить товарные потери;
Внедрять прогрессивные формы продажи товаров;
Удовлетворять потребности населения в доброкачественных продовольственных товарах;
Обеспечить высокий уровень торгового обслуживания и санитарного состояния торговых предприятий и др.;
Для сохранения качества скоропортящихся продуктов необходимо постоянное воздействие на них холода. Это достигается созданием непрерывной холодильной цепи, соединяющей районы производства и заготовок товаров с центрами их потребления. Отдельными звеньями холодильной цепи являются производственные, заготовительные, портовые, распределительные холодильники, торговые холодильники продовольственных складов и магазинов, домашние холодильники.
Связь между звеньями холодильной цепи осуществляет холодильный транспорт: суда-холодильники, вагоны, секции и поезда-холодильники, автомобили-холодильники-рефрижераторы. При отсутствии какого-либо звена этой цепи нарушается ее непрерывность и ухудшается качество товаров.
На предприятиях торговли для кратковременного хранения, демонстрации и продажи скоропортящихся продуктов применяют небольшие стационарные холодильники и торговое холодильное оборудование: охлаждаемые и низкотемпературные шкафы, прилавки, витрины, сборные камеры и др.
Для сохранения качества скоропортящихся продуктов необходимо непрерывное воздействие на них холода. Это достигается созданием непрерывной холодильной цепи, которая соединяет районы производства и заготовок товаров с пунктами их потребления.
Непрерывная холодильная цепь – это комплекс холодильных средств и мероприятий, которые обеспечивают поддержание оптимального температурного режима на всем пути движения скоропортящихся продуктов от мест их производства и заготовок до предприятий розничной торговой сети и общественного питания.
Отдельными звеньями холодильной цепи являются производственные и заготовительные холодильники оптовых предприятий, холодильное оборудование розничных торговых предприятий, а также бытовые холодильники. Связь между звеньями холодильной цепи осуществляет холодильный транспорт: суда-, вагоны-, поезда-, автомобили-холодильники. При отсутствии какого-либо звена этой цепи нарушается ее непрерывность и ухудшается качество товаров.
Поскольку от производителя до потребителя многие продукты проходят сложную цепочку посредников, то получается, что холодильные склады должны быть у каждого участника этой цепочки.
Холодильные склады отличаются от обычных не только наличием охлаждения помещения, но и логистическими методами укладки товаров, различной конструкцией дверей. Холодильный склад может представлять собой просто батарею ходильных камер, выстроенных в ряд. Но такие решения характерны для сравнительно мелких посредников. Гораздо чаще крупные участники движения товаров (производители, сети супермаркетов) заказывают проект и установку холодильного склада большого объема.
Использование современных технологий позволяет превратить любые обычные помещения в холодильные склады. Для этого производится теплоизоляция стен, потолков и пола, устанавливается холодильное оборудование, монтируются специальные двери.
Можно провести разделения этих помещений по уровню поддерживаемых температур.
Первый тип – это обычные холодильные склады, фактически представляющие собой морозильные камеры большого размера. Их используют для хранения мяса, птицы, рыбы, замороженных полуфабрикатов и ряда других товаров.
Второй тип – холодильные склады для хранения молочных продуктов, колбасных изделий, овощей, фруктов, цветов, некоторых лекарств. Температурный режим в таких складах мягче, чем в складах первого типа.
Третий тип – холодильные склады для охлаждения мяса и мясопродуктов. Их используют для охлаждения (а не заморозки) мяса после убоя, мясопродуктов после копчения, варения.
Четвертый тип – склады для шоковой заморозки продуктов. Они используются для сохранения мясных и рыбных продуктов и полуфабрикатов, ягод, грибов и так далее. В холодильных складах подобного типа поддерживается самый «жесткий» температурный режим.
Комбинированная камера шоковой заморозки позволяет в режиме интенсивного охлаждения охладить горячий продукт с +90°C до +3°C (90 мин.), а в режиме шоковой заморозки позволяет - с +90°C до -18°C (240 мин.). Камера интенсивного охлаждения работает только в режиме интенсивного охлаждения.
Широкое использование холода – одно из основных направлений технического прогресса в торговле.
Охлаждение – это отвод от тела тепла, сопровождающийся понижением его температуры.
Торговое холодильное оборудование классифицируют по признакам, приведенным в таблице 1.
Таблица 1.
Холодильные камеры;холодильные шкафы;
холодильные прилавки;
холодильные витрины;
холодильные прилавки-витрины.
По температурному режиму
Среднетемпературный – с температурой воздуха в охлаждаемом объеме от -5 до +8°С;
Низкотемпературный – с температурой воздуха в охлаждаемом объеме не выше -18°С
По характеру движения воздуха в охлаждаемом объеме
С естественным движением воздуха;
с принудительным движением воздуха
По степени герметичности охлаждаемого объема
Закрытое;
открытое
По расположению холодильного агрегата
Со встроенным агрегатом;
с выносным агрегатом
По системе холодоснабжения
С индивидуальным холодоснабжением;
с централизованным холодоснабжением
По климатическим зонам применения
Для южного исполнения;
для районов с умеренным климатом
Для обозначения торгового холодильного оборудования приняты специальные условные буквенно-цифровые индексы:
К – камеры, Ш – шкафы, П – прилавки, В – витрины, ПВ – прилавки-витрины, Х – холодильные, С – среднетемпературные, Н – низкотемпературные. Цифры после дефиса указывают на расположение холодильного агрегата (1 – встроенный, 2 - вынесенный), а после второго дефиса внутренний или полезный охлаждаемый объем (в м 3 ).
Последующие буквы (П и К) обозначают способы выкладки товаров (П – на полках оборудования, К – в контейнерах или таре-оборудования), буквы З и О обозначают степень герметичности оборудования (З – закрытое, О - открытое).
Так, индекс КХС-1-8,ОК означает камера холодильная среднетемпературная со встроенной холодильной машиной, с внутренним охлаждаемым объемом 8 м 3 , предназначенная для хранения товаров в контейнерах. В некоторых моделях холодильного оборудования со встроенной холодильной машиной первая цифра 1 опускается. Например, ШХ-0,8ОМ. Здесь 0,80 означает внутренний охлаждаемый объем, а М – изготовителя: «Марихолодмаш».
Торговое холодильное оборудование должно отвечать следующим основным техническим, торгово-эксплуатационным, экономическим, санитарным требованиям и обеспечивать:
Заданный температурный режим хранения товаров;
Допустимые нормы шума для торговых залов магазинов;
Внешний вид, соответствующий интерьеру магазина;
Удобства пользования для покупателей и продавцов;
Малую теплопроводность;
Удобства для санитарной обработки и технического обслуживания и др.
Прогрессивным направлением в деле сохранности скоропортящихся продуктов является применение схемы централизованного холодоснабжения, т.е. подключение к одному агрегату нескольких единиц холодильного оборудования. Это сокращает затраты на электроэнергию, техническое обслуживание, устраняет тепловыделения и шум от работающих машин. Сам агрегат обычно размещается в подсобном помещении магазина.
Правила эксплуатации холодильного оборудования и техника безопасности
Срок службы торгового холодильного оборудования и безотказность его работы зависят от соблюдения правил его эксплуатации, содержания в чистоте, использования по прямому назначению.
Основные условия бесперебойной работы холодильного оборудования следующие:
Высокое качество монтажа,
Квалифицированное техническое обслуживание;
Выполнение всех правил эксплуатации персоналом магазина.
Монтаж, т. е. подготовку к работе и пуск холодильного оборудования, должен проводить механик, имеющий удостоверение на право осуществления таких работ и обслуживания холодильных агрегатов.
В период между техническим обслуживанием и ремонтами персонал торгового предприятия должен осуществлять:
Контроль за состоянием изделия, правильной его за грузкой и установкой щитков, системой отвода конденсата;
Визуальный осмотр машинного отделения, при котором проверяется герметичность трубопроводов (появление следов масла в разъемных соединениях указывает на утечку хладагента);
Ежедневную чистку и пропитку изделия после окончания работы;
Удаление снеговой "шубы" (слоя инея толщиной более 3 мм);
Визуальный контроль за температурой в охлаждаемом объеме по термометру.
От качества выполнения персоналом этих обязанностей в значительной мере зависит надежность работы оборудования и снижение затрат на его эксплуатацию.
Торговое холодильное оборудование устанавливают в сухом, наиболее холодном месте помещения. Для нормальной и экономичной работы холодильное оборудование следует устанавливать в местах, не подверженных прямому действию солнечных лучей, и как можно дальше, но не менее 2 м от отопительных приборов и других источников тепла. Не рекомендуется открывать дверцы в сторону потока теплого воздуха.
При размещении оборудования необходимо, чтобы к конденсатору агрегата обеспечивался свободный доступ воздуха, поэтому он должен быть установлен на расстоянии не менее 0,2 м от стены. Оборудование со встроенным агрегатом также должно иметь свободный доступ воздуха к решеткам машинного отделения.
Оборудование необходимо содержать в чистоте. Наружную его часть следует периодически протирать слегка влажной фланелью и вытирать насухо. Внутренние стенки каждую неделю необходимо промывать с мылом, затем ополаскивать чистой водой и насухо вытирать.
В целях достижения минимальных потерь холода раздвижные створки витрин и прилавков, двери холодильных шкафов и камер рекомендуется открывать только в случае надобности и на короткий срок.
В витринах, шкафах продукты укладывают с зазором, чтобы расстояние до стекол или стенок было не менее 1 мм. Несоблюдение этого требования отрицательно влияет на температурный режим.
Чем ниже температура окружающего агрегат воздуха, тем ниже давление конденсации и, следовательно, выше холодопроизводительность установки и экономичнее ее работа. Предельно допустимая температура воздуха, окружающего холодильную машину, - 32 - 35°С, для южных ионов – 38 - 40°С. При более высокой температуре воздуха давление конденсации достигает установленного верхнего предела и моноконтроллер автоматически выключает агрегат.
При нарушении нормальной работы холодильного оборудования необходимо немедленно выключить электродвигатель компрессора и вызвать механика, обслуживающего холодильную установку.
При эксплуатации холодильного оборудования запрещается:
Допускать посторонних лиц к осмотру, ремонту холодильной машины и регулировке приборов автоматики, а также выполнять эти работы своими силами;
Прикасаться к движущимся частям холодильного агрегата во время работы и автоматической остановки;
Не выключив компрессор, перекрывать воду, охлаждающую конденсатор холодильных машин;
Удалять иней с испарителя механическим способом при помощи скребков, ножей и др. предметов);
Загромождать холодильный агрегат и проходы посторонними предметами, затрудняющими технический осмотр и проверку его работы, а также препятствующими нормальной циркуляции воздуха, охлаждающего конденсатор;
Включать холодильную машину при снятых с агрегата, а также с вращающихся и движущихся его частей крышке магнитного пускателя, клеммной колодке электродвигателя, регулятора давления и других приборов.
Устойчивая и долговечная работа холодильной машины во многом зависит от соблюдения работниками магазина перечисленных ниже основных правил эксплуатации холодильного оборудования:
Загружать оборудование продуктами следует только по достижении нормального температурного режима;
Количество загружаемых продуктов не должно превышать допустимую норму единовременной загрузки оборудования;
Для свободного движения холодного воздуха и лучшего, равномерного охлаждения продукта их укладывают или подвешивают неплотно между собой на расстоянии от стенок 8 - 10 см;
Нельзя хранить продукты на испарителях, покрывать решетчатые полки и продукты бумагой, целлофаном и т. п., так как это нарушает нормальную циркуляцию воздуха и ухудшает условия охлаждения продуктов;
Не допускается хранение в охлаждаемом оборудовании посторонних предметов;
Следует избегать совместного хранения разнородных продуктов, передающих друг другу запах (например, сельди и сливочного масла);
Закрытые двери холодильного оборудования по всему периметру должны быть плотно прижаты к корпусу, открывать их следует как можно реже и на короткий срок.
На испарителе не должно быть инея, между его ребрами должен свободно циркулировать холодный воздух.
Для оттаивания инея в неавтоматизированных установках холодильную машину отключают, камеру освобождают от продуктов, дверцы оставляют открытыми до тех пор, пока весь иней не растает. После удаления инея внутренние поверхности шкафа должны быть насухо протерты и проветрены.
Для работников торговли должен быть проведен специальный вводный инструктаж по правилам техники безопасности, эксплуатации автоматических хладоновых холодильных установок, электробезопасности и порядку оказания первой помощи при несчастном случае. Не реже одного раза в 6 мес. должен проводиться инструктаж на рабочем месте.
Вблизи холодильного агрегата на видном месте вывешивают инструкцию по эксплуатации холодильных установок.
К проведению монтажных работ и обслуживанию холодильного оборудования допускаются только лица, специально обученные, имеющие диплом мастера по холодильной технике.
Правила техники безопасности запрещают эксплуатировать холодильные установки, не имеющие защитного заземления электродвигателей. Опасно пользоваться холодильной установкой, если открыты токонесущие части ее электрических приборов, не защищены вращающиеся и движущиеся части оборудования. Запрещается эксплуатировать оборудование при неисправных приборах автоматики, прикасаться к движущимся частям включенного в сеть агрегата независимо от того, находится он в работе или в периоде автоматической остановки.
Виды холодильного оборудования
Шкафы
Шкафы:
морозильные (-18)
холодильные (0 - + 7)
кондитерские (0 + 6)
винные (1 + 14)
полибоксы
Холодильные торговые – предназначены для кратковременного хранения охлажденных и замороженных продуктов перед продажей. Выпускают емкостью 0,40; 0,56; 0,71; 0,81; 1,12; 1,40 м 3 . Температура в холодильных шкафах поддерживается автоматически в пределах от 1 до 3 о С. Комплектуются они встроенным холодильным агрегатом. Холодильные шкафы типа ШХ имеют панельно-каркасную конструкцию. Внутренняя и наружная поверхности облицованы листовым металлом. Между облицовками проложена теплоизоляция из пенопласта или пенополистирола. В охлаждаемой камере устанавливаются решетчатые полки.
Новые модели шкафов: ШХ-056 и ШХ-1,12 снабжены автоматической системой оттаивания испарителя.
Холодильные шкафы предназначены для хранения охлаждённых (замороженных) продуктов, напитков. Различаются размерами, объёмом, количеством полок, наличием принудительного конвективного охлаждения внутреннего объёма. Шкаф может иметь распашные или раздвижные двери. Может оснащаться блоком управления с режимом автооттайки.
Холодильные шкафы могут устанавливаться как в торговых залах магазинов, так и в подсобных помещениях.
Холодильный шкаф для хранения вина дает возможность выставить оптимальную температуру и создает правильный микроклимат для длительного хранения.
шоковой заморозки (шок фризеры)
Холодильные камеры шоковой заморозки – это стационарное холодильное оборудование, основная функция которого состоит в быстрой и равномерной заморозке продуктов питания до низких температур. Благодаря инновационным технологиям сохраняется клеточная структура продуктов, а, значит, их изначальный цвет и вкус при разморозке.
Морозильные камеры с технологией шоковой заморозки широко применяются для низкотемпературной обработки и хранения мороженого, полуфабрикатных изделий, мясных и рыбных продуктов, ягод, фруктов, грибов, а также готовых блюд. Кроме того, эти холодильные установки можно применять для быстрого охлаждения блюд, имеющих высокую температуру.
Морозильные камеры, использующие технологию шоковой заморозки, – это обязательный атрибут предприятия любой отрасли пищевой промышленности или заведения общепита. Применение таких камер позволяет получить целый ряд конкурентных преимуществ:
предотвратить порчу и гниение пищевой продукции;
выполнить безопасную транспортировку продуктов.
шкафы полибоксы
Иновационное решение в области хранения и складирования пищевых продуктов - мультифункциональные шкафы Полибокс Irbis, применяются вместо громадных энергоемких морозильников. Полибокс изготавливается из теплоизоляционных сендвич-панелей, которые собираются единым блоком. Один Полибокс может совмещать в себе любое количество секций различных размеров, в которых можно самостоятельно установить температурный режим. Шкаф совмещает в себе возможности заморозки, охлаждения и хранения продуктов. Именно поэтому, в одном шкафу можно разместить разнообразные группы продовольственных товаров с учетом правил товарного соседства.
Персональный температурный режим для каждой секции;
Теплоизоляция на 30% эффективнее стандартных шкафов;
Персональный доступ к каждой секции;
Возможность выносной системы холодоснабжения.
Доставка в разобранном виде;
Опции
Секции выдвижных ящиков;
Секции со стеклянными дверцами;
Поверхность из хром-никелевой нержавеющей стали;
Обогреваемый пандус;
Исполнение в нержавеющей стали;
Вертикальные перфорированные перегородки;
Вертикальные теплоизолированные перегородки из сэндвич панелей толщиной 60мм с комплектом крепежных уголков;
Изготовление секционных холодильных шкафов по размерам заказчика;
Регулируемые ножки, высотой 150 мм;
Дополнительные полки;
Сквозная передача продукции.
Камеры:
холодильные (кратковременное хранение до 5 суток, - 5 + 15
морозильные (-6 – 32)
для хранения шуб + 8
Холодильная шубная камера – неотъемлемый атрибут любого салона, специализирующихся на продаже натуральных меховых изделий. Холодильник для шуб и меха позволяет установить и поддерживать оптимальную температуру и влажность, что продлевает длительность эксплуатации изделий. Хранение меха в специальной холодильной камере также позволяет превентивно бороться с вредоносными насекомыми, для этого используется режим шоковой заморозки. Температура +8.
Холодильник для хранения меха может иметь дополнительные опции:
термогигрометр ИВА-6АР с преобразователем ДВ2ТСМ-2Т-1П-Б/080 и сохранением данных на карту памяти;
GSM оборудование контроля температуры и влажности в камере;
светодиодное освещение камеры;
для цветов
3. Холодильные витрины предназначены для показа, кратковременного хранения и продажи предварительно охлажденных и замороженных продуктов.
Их выпускают среднетемпературными, с температурой в охлаждаемом объеме от минус 2 до плюс 6 или от 0 до плюс 8; и низкотемпературными, с температурой до минус 18.
Холодильный агрегат может быть как встроенным, так и вынесенным.
Открытые холодильные витрины используют в магазинах самообслуживания, закрытые – с традиционной формой продажи товаров.
Охлаждаемое отделение закрытых витрин со стороны покупателя и с боков имеет сплошное двойное остекление, а со стороны продавца – раздвижные стеклянные дверки. Верхняя часть витрины закрыта листовой нержавеющей сталью и используется в качестве полки. Под нею укреплена люминесцентная лампа.
В настоящее время все большую популярность приобретают холодильные витрины с гнутыми стеклами. Конструкция крепления гнутого стекла позволяет открывать витрину спереди, что обеспечивает хороший доступ внутрь экспозиционного отделения.
Холодильная витрина – это оборудование, предназначенное для использования в торговых залах и заведениях общепита. Предназначение холодильной витрины заключается в привлекательной демонстрации скоропортящихся пищевых продуктов и их хранении с соблюдением необходимого температурного режима. К таким продуктам относится охлажденное мясо, птица и рыба; молочная продукция; замороженные овощи и фрукты.
Холодильная витрина должна сочетать в себе надежность и эстетическую привлекательность, а также необходимые технические характеристики. Мы осуществляем продажу холодильных витрин со встроенным и выносным агрегатом. Первый тип – подойдет для обустройства любых торговых площадей, тогда как второй используется исключительно для монтажа в системах централизованного холодоснабжения.
У нас Вы можете купить холодильные
Витрины:
морозильные
холодильные (0-7)
кондитерские (6-12)
холодильные витрины для рыбы (-3 +3)
4. Холодильные прилавки – предназначены для кратковременного хранения, выкладки и продажи расфасованных охлажденных и замороженных продуктов. Бывают двух типов: закрытые и открытые; среднетемпературные (ПХС, с температурой от +1 до +4) и низкотемпературные (ПХН, с температурой от -21 до -26). Закрытые холодильные прилавки используют в магазинах с традиционными методами продажи товаров, открытые – в магазинах самообслуживания.
5. Холодильные прилавки-витрины служат для кратковременного хранения, показа и продажи охлаждаемых продуктов. Такой вид оборудования имеет два охлаждаемых отделения – камеру прилавка и витрину. Камера прилавка предназначена для хранения в течение рабочей смены запаса скоропортящихся товаров. В витрине выкладывают товары, предназначенные демонстрации и выбора покупателями.
6. Пристенные холодильные горки предназначены для хранения, демонстрации и продажи таких товаров, как колбасные и молочные продукты, свежие фрукты и овощи. Горки имеют большой объем для хранения товаров, а обширная площадь и наклонные полки обеспечивают наглядную демонстрацию. Температура охлаждаемого объема от-1 до +5.
Холодильные горки – это один из видов витрин, широко применяемый для кратковременного хранения и демонстрации продуктов питания в торговых точках. Такие витрины универсальны в применении и отлично подходят для демонстрации упакованных и предварительно охлажденных колбасных, молочных, кондитерских изделий, овощей и фруктов, напитков. Благодаря полочной конструкции обладают большой вместимостью и обширной экспозиционной площадью.
7. Низкотемпературные лари предназначены для хранения и продажи замороженных продуктов (мороженого, рыбы, ягод и т.п.). Они изготавливаются закрытые (с непрозрачной крышкой) и открытые (со стеклом).
Ларь морозильный – мобильный морозильник, предназначенный для коммерческого использования. Он представляет собой камеру с постоянно поддерживаемой температурой от - 13 до - 25 градусов о С.
8. Холодильные и морозильные бонетты широко используются в супермаркетах, магазинах самообслуживания, т.к. имеют большую демонстрационную площадь, что позволяет выложить большое количество товаров. Производятся в трех вариантах: морозильная (до минус 18 о С), среднетемпературная (от минус 1 до плюс 5 о С) и комбинированная (с возможностью регулирования температуры от минус 18 о С до плюс 5 о С). Комбинированную бонетту можно использовать как для замороженных продуктов и мороженного, так и для охлажденных продуктов.
На сегодняшний день островные витрины (бонеты) являются одним из наиболее популярных видов холодильного оборудования, устанавливаемого в торговых залах продуктовых магазинов. Предназначены для кратковременного хранения и демонстрации замороженных продуктов питания.
По конструкции бонеты подразделяют на:
открытые;
застекленные.
Открытые островные витрины особенно популярны в магазинах самообслуживания, так как обеспечивают удобный доступ к товарам для покупателей.
Кроме того, бонеты могут дополняться суперструктурой – полками над витриной, которые позволяют разместить сопутствующие товары (соусы, майонезы, кетчупы и т. п.). Внутреннее пространство бонета может быть как сплошным, так и разделенным на секции. Корпус, как правило, выполняется их оцинкованной стали. Витрины могут монтироваться в линию.
Выбор типа и марки холодильного оборудования производится с учетом ассортимента, количества скоропортящихся продуктов, режима и особенностей хранения, методов продажи товаров. Особое внимание следует обратить на соблюдение товарного соседства, нормы загрузки и соблюдение температурного режима.
Рабочая программа, методические указания и
задания на контрольную работу
для студентов 2 курса (сокр.) специальностей:
27.12 – технология продуктов общественного питания
35.11 - товароведение и экспертиза товаров
(заочной формы обучения - факультет «Технологический менеджемет»
и вечерней формы обучения - факультет «Вечерний»)
www.msta.ru
Москва - 2002г.
1.Цель и задачи дисциплины
Ознакомить студентов с физическими методами получения низких температур; холодильным; циклом; основными холодильными агентами и хладоносителями, конструкциями холодильных машин, типами холодильников.
Ознакомить с методами холодильной обработки пищевого сырья и продуктов с основами тепло- и массообмена при различных видах холодильной обработки; с процессами, проходящими в продуктах растительного и животного происхождения при понижении их температуры, а также при хранении.
Научить студентов определять размеры холодильных камер, рассчитывать теплопритоки, построить цикл и подобрать холодильную машину для различных технологических условий.
Студент должен приобрести навыки в расчётах продолжительности холодильной обработки и конечной температуры продукта, уметь подобрать целесообразный способ холодильной обработки, эффективную холодильную машину
| Специ-альность | Курс | Форма обуч. | Общ. | Ауд. | Всего | Лек. | Лаб. | Прак. | Самост. раб. | Зач. | Экз. | Контр. раб. | Курс. раб. |
| 06.16 | 2сокр | заоч | - | - | - | - | |||||||
| 35.11.00 | 2сокр | Вечерняя | - | - | - | - | - |
Часы по учебному графику
3.Тематический план лекций
| № п/п | Наименование лекций | Заочн.сокр (часы) | Вечерняя (часы) |
| Термодинамические основы получения низких температур, холодильные циклы. Холодильные агенты. | |||
| Типы холодильников. Виды теплопритоков в камеры. Технологическое холодильное оборудование. | |||
| Основные свойства пищевых продуктов. Методы консервирования сырья и пищевых продуктов. | |||
| Охлаждение, подмораживание, замораживание пищевых продуктов. | |||
| Холодильное хранение. Отепление и размораживание. |
4.Тематический план практических занятий (лаб. раб.)
Литература основная
Литература дополнительная
Рабочая программа
Холодильная техника
7.1.1. Холодильные машины
Способы получения низких температур: фазовые переходы, дросселирование, адиабатическое расширение, вихревой эффект, термоэлектрическое охлаждение. Второй закон термодинамики. Термодинамические диаграммы T - S иI - lgp . Цикл Карно. Изображение обратного кругового процесса в термодинамических диаграммах.
Холодильные агенты, хладоносители и их свойства. Области применения. Цикл одноступенчатой холодильной машины. Определение основных характеристик цикла. Холодильный коэффициент
Основные элементы холодильных машин: компрессора, конденсаторы, испарители, дросселирующие устройства. Их назначение, классификация и принципы подбора.
Влияние режимов работы холодильной машины на ее холодопроизводительность, мощность и холодильный коэффициент. Агрегатирование холодильных машин
7.1.2.Холодильные установки
Типы холодильников. Составление планировки холодильника. Расчет необходимой площади холодильных камер по требуемой емкости и виду груза.
Ограждающие конструкции холодильных предприятий. Тепло- и гидроизоляционные материалы. Расчет толщины теплоизоляции ограждающих конструкций холодильной камеры. Современные конструктивные решения в области строительства холодильных предприятий.
Виды теплопритоков в охлаждаемое помещение. Их расчет.
Способы охлаждения холодильных камер: непосредственный, с использованием хладоносителя. Схемы холодильных установок: безнасосные и насосноциркуляционные. Достоинства и недостатки. Схемы холодильных установок, работающих на фреонах.
Принципы автоматизации холодильных машин и установок.
Основы эксплуатации холодильных установок. Оптимальный режим работы, основные требования и условия поддержания.
Холодильная технология
Холодильное хранение
Условия хранения продуктов в холодильных камерах. Изменения про-дуктов в процессе хранения. Усушка продуктов и меры ее сокращения. Образование и роль защитных оболочек. Затаривание продуктов и размещение их в камерах холодильника. Способы охлаждения камер хранения и размещение в них приборов охлаждеия.
Сроки холодильного хранения пищевых продуктов. Особенности технологии хранения продуктов. Хранение продуктов в регулируемой газовой среде.
7.2.7. Отепление и размораживание
Отепление охлажденных продуктов - техника этого процесса. Размораживание продуктов и значение этого процесса. Распределение влаги в продукте при его размораживании. Способы размораживания в воздухе (медленное и быстрое), в паровоздушной среде, в жидкой среде (воде и рассоле), токами промышленной частоты. Сравнительная оценка различных способов размораживания. Режимы размораживания.
Контрольная работа
При изучении курса студент должен выполнить контрольную работу, состоящую из двух заданий:
1. «Построение и расчет холодильного цикла» по заданным условиям.
2. «Расчет температуры в термическом центр е охлаждаемого продукта» заданного вида.
Выбор варианта для выполнения контрольной работы основан на цифре студента указанной в зачетной книжке. Если шифр четырёхзначный, то первая цифра не учитывается. Если шифр двух или однозначный, то добавляются нули перед цифрой, чтобы получить трёхзначную цифру.
По таблице Приложение 1 выбираются данные для задачи №1. По таблице Приложение 2 выбираются данные для задачи №2.
Например: для шифра 057 выбор данных будет:
Задача №1:tкам = -10°C; tвд1 = 20°C; Qo = 80кBт; хладагент – R717;
Задача №2: продукт -- свинина; физическая модель -- цилиндр; характерный размер -- 2R = 0,03 м; продолжительность охлаждения -- τ =50мин.; температура продукта начальная -- t н =14° С; температура охлаждающей среды -- ts = 1°С; вид охлаждающей среды -- воздух.
При оформлении контрольной работы необходимо:
Текст писать аккуратно, без сокращений;
Все расчёты вести в системе СИ;
Все страницы должны быть пронумерованы, в конце текста указать дату выполнения и подписать работу;
Не переписывать текст из методических указаний и литературных источников;
Привести список использованной литературы.
Таблица основных параметров характерных точек цикла
По данным таблицы определяются:
1. Удельная массовая холодопроизводительность:
q0 = i1" - i4 , кДж/кг.
2. Удельная работа сжатия холодильного агента в компрессоре:
l = i2 - i1" , кДж/кг.
3. Удельная теплота, отводимая от холодильного агента в конденсаторе:
qк = i2 + i3" , кДж/кг.
4. Уравнение теплового баланса:
qк = q0 +l , кДж/кг.
5. Холодильный коэффициент теоретического цикла:
e = qо / l , кг/с
6. Массовая производительность компрессора, то есть масса холодильного агента, циркуляцию которого обеспечивает компрессор за 1 секунду:
Mа = Q0 / q0, кг/с .
7. Удельная объёмная холодопроизводительность компрессора:
q v= q0 / v1" , кДж/м³.
8. Действительная объёмная производительность компрессора, то есть объём паров, отбираемых компрессором из испарителя:
V д = M а· V1" =Q 0 / q v , м³/с.
9. Объём, описанный поршнями компрессора:
V h = V д / λ , кг/с,
где λ – коэффициент подачи компрессора (объёмные потери в компрессоре), зависит от режима работы, вида холодильного агента, конструкции компрессора и рассчитывается:
λ = λi λw.
Здесь λi – объёмный индикаторный коэффициент, учитывающий объёмные потери в компрессоре из-за наличия мёртвого пространства и сопротивления в клапанах:
λi = 1 –с (P к / P 0 – 1),
где с – относительное мёртвое пространство в компрессоре:
Для аммиачныхс = 0,04…0,05;
Для фреоновыхс = 0,03…0,04.
λw – коэффициент подогрева, учитывающий объёмные потери от нагрева холодильного агента в цилиндре компрессора.
λw = T 0 / T к = (273 +t 0)/ (273 + t к ).
10. Теоретическая мощность, затрачиваемая компрессором на адиабатическое сжатие холодильного агента:
N т=M а · l , кВт.
11. Индикаторная мощность, затрачиваемая в действительном рабочем процессе на сжатие холодильного агента в цилиндре компрессора:
N i = N Т/ ηi , кВт ,
где ηi – индикаторный КПД, учитывающий энергетические потери от теплообмена в цилиндре и от сопротивления в клапанах при всасывании и нагнетании:
ηi = λw + b· t о,
Для аммиака b = 0,001;
Для фреона b = 0,0025.
12. Эффективная мощность – мощность на валу компрессора с учётом механических потерь (трение и т.д.):
Ne = Ni / ηмех , кВт,
где η мех = 0,7…0,9 – механический КПД.
13. Мощность на валу электродвигателя:
Nэл = Ne / ηэл , кВт,
где ηэл = 0,8…0,9 - коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя.
Таблица для выбора исходных данных к задаче № 1.
Приложение 2
Исходные данные к задаче № 2
| Цифры шифра | Цифра шифра | ||||||
| Последняя | Вторая | Первая | |||||
| Продукт* | Продолжительность охлаждения, τ, мин | Температура продукта начальная, tн, °C | Температура среды, ts, °C | Вид охлаждающей среды | |||
| Вид | Физическая модель | Характерный размер** 2R, м | |||||
| Говядина | Пластина | 0,04 | Воздух | ||||
| Рыба | Цилиндр | 0,05 | Воздух | ||||
| Яблоко | Сфера | 0,06 | Воздух | ||||
| Свинина | Пластина | 0,05 | Вода | ||||
| Помидор | Сфера | 0,06 | Раствор CaCl2 | ||||
| Клубника | Сфера | 0,03 | Воздух | ||||
| Морковь | Цилиндр | 0,04 | Воздух | ||||
| Свинина | Цилиндр | 0,03 | Раствор CaCl2 | ||||
| Картофель | Пластина | 0,04 | Вода | ||||
| Птица | Пластина | 0,04 | Раствор CaCl2 |
Примечания: * - допускается, что продукт не имеет упаковку независимо от свойств (вида) охлаждающей среды;
** - величина характерного размера (2R ) соответствует для пластины полной её толщине, для цилиндра и сферы – диаметру.
Приложение 3
ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ
